JP2005351888A - Determination method of iron and steel slug and method for predicting its solidified state - Google Patents

Determination method of iron and steel slug and method for predicting its solidified state Download PDF

Info

Publication number
JP2005351888A
JP2005351888A JP2005137570A JP2005137570A JP2005351888A JP 2005351888 A JP2005351888 A JP 2005351888A JP 2005137570 A JP2005137570 A JP 2005137570A JP 2005137570 A JP2005137570 A JP 2005137570A JP 2005351888 A JP2005351888 A JP 2005351888A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steel slag
slag
sand
ion concentration
formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005137570A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4776973B2 (en
Inventor
Ryusuke Kamimura
竜介 上村
Haruhiko Shinozaki
晴彦 篠崎
Kazutoshi Shimoda
和敏 下田
Masao Nakagawa
雅夫 中川
Masato Tsujii
正人 辻井
Eiji Kiso
英滋 木曽
Hiroteru Yamada
裕輝 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2005137570A priority Critical patent/JP4776973B2/en
Publication of JP2005351888A publication Critical patent/JP2005351888A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4776973B2 publication Critical patent/JP4776973B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for determining iron and steel slug to be used according to operating environments and purposes when iron and steel slug is used as a sand covering material or a back-filling material. <P>SOLUTION: An arranging location of a sand covering material or a back-filling material is determined (S101). Iron and steel slug to be used is temporarily determined (S102). In the case that the sand covering material or the back-filling material made of temporarily determined iron and steel slug is arranged at the arranging location, the state of solidification is predicted on the basis of at least either the concentration of hydroxyl group ions or the concentration of calcium ions in pore water of the iron and steel slug at the arranging location (S103) to determine whether the predicted state of solidification is in a desired state or not (S104). In the case that it is not in the desired state (No in S105), the evaluation of the temporarily determined iron and steel slug is repeated until the desired state of solidification is achieved. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、鉄鋼スラグを覆砂材または裏込材として用いる際に、使用すべき鉄鋼スラグを決定する方法に関する。より詳しくは、本発明は、鉄鋼スラグを覆砂材または裏込材として用いる際に、配置される鉄鋼スラグの固結強度が適切な値となるように、使用環境や使用目的に応じて、使用すべき鉄鋼スラグを決定する方法に関する。   The present invention relates to a method for determining a steel slag to be used when the steel slag is used as a sand covering material or a backing material. More specifically, according to the present invention, when using steel slag as a sand covering material or a backing material, the solidification strength of the steel slag to be disposed is an appropriate value, depending on the use environment and purpose of use. The present invention relates to a method for determining steel slag to be used.

水域の底質や水質を改善するために、底泥に覆砂材を供給する技術が知られている。従来においては、天然石や山砂が用いられていたが、地球環境への意識が高まるにつれ、これらの代替材料として、鉄鋼製造プロセスで発生する鉄鋼スラグが注目されている。   In order to improve the bottom quality and water quality of the water area, a technique for supplying sand covering material to the bottom mud is known. Conventionally, natural stone and mountain sand have been used. However, as the awareness of the global environment increases, steel slag generated in the steel manufacturing process has attracted attention as an alternative material.

鉄鋼スラグを覆砂材として用いた場合、スラグの特徴を活用して、様々な目的に対応することが可能である。例えば、海底汚染物質を確実に封じ込めたい場合には、スラグの潜在水硬性を利用して海底でスラグを固結させることによって、有害物質の溶出や拡散を抑制することが可能である。海底における水産資源を豊かにしたい場合には、スラグ中に含まれるミネラルを溶出させることによって、生物生産性を増大させることが可能である。   When steel slag is used as sand-capping material, it is possible to take advantage of the characteristics of slag and respond to various purposes. For example, when it is desired to securely contain seabed pollutants, it is possible to suppress elution and diffusion of harmful substances by consolidating slag on the seabed using the latent hydraulic properties of slag. When it is desired to enrich marine resources on the seabed, it is possible to increase biological productivity by eluting minerals contained in slag.

鉄鋼スラグの覆砂材としての使用については、これまでに種々の技術が提案されている。例えば、特許文献1には、粒径が1mm程度の転炉スラグを覆砂材として用いた場合、転炉スラグ中のCaOやFe成分により硫化水素や燐成分が除去されることが報告されている。特許文献2には、覆砂材として製鋼スラグおよび高炉水砕スラグの双方を利用する技術が提案されている。具体的には、底泥上に、製鋼スラグを含む覆砂材からなる下部層を形成し、下部層上に、高炉水砕スラグを含む覆砂材からなる上部層を形成する。 Various techniques have been proposed for the use of steel slag as sand-capping material. For example, in Patent Document 1, when converter slag having a particle size of about 1 mm is used as a sand-capping material, hydrogen sulfide and phosphorus components may be removed by CaO and Fe 2 O 3 components in converter slag. It has been reported. Patent Document 2 proposes a technique that uses both steelmaking slag and blast furnace granulated slag as sand-capping material. Specifically, a lower layer made of sand-covering material containing steelmaking slag is formed on the bottom mud, and an upper layer made of sand-covering material containing blast furnace granulated slag is formed on the lower layer.

水域に供給された鉄鋼スラグは、目的に応じて固結状況が制御されることが好ましい。上述のように、海底汚染物質の封じ込めにスラグが用いられる場合には、海底に配置されたスラグが固結することが好ましい。一方、海底における水産資源を拡大したい場合には、海底に配置されたスラグは固結しないことが好ましい。しかしながら、これまでのところ、鉄鋼スラグの固結状態に影響を与える因子については充分な検討がされていない。特に、鉄鋼スラグが海域に配置される場合には、潮流の速さ、スラグ間に存在する間隙水の移動、覆砂材の配置厚さなどの様々な要素がスラグの固結に影響を与えるため、固結状態の予測が困難であった。   It is preferable that the state of consolidation of the steel slag supplied to the water area is controlled according to the purpose. As described above, when slag is used for containment of seabed pollutants, it is preferable that the slag disposed on the seabed be consolidated. On the other hand, when it is desired to expand marine resources on the seabed, it is preferable that the slag disposed on the seabed is not consolidated. However, so far, no sufficient study has been made on factors affecting the consolidated state of steel slag. In particular, when steel slag is placed in the sea, various factors such as tidal speed, movement of pore water existing between the slags, and the thickness of the sand covering material affect the consolidation of the slag. Therefore, it was difficult to predict the consolidated state.

鉄鋼スラグの使用用途としては、岸壁の裏込材も考えられるが、覆砂材の場合と同様、鉄鋼スラグの固結制御については、充分な検討がされていない。
特開平3−4988号公報 特開2001−256293号公報
The use of steel slag can be considered as a quay lining material, but as in the case of sand-capping materials, sufficient control of the steel slag consolidation has not been studied.
JP-A-3-4988 JP 2001-256293 A

上述のように、鉄鋼スラグを覆砂材や裏込材として用いる場合、スラグの固結に関して予測することが困難であるため、場合によっては、不適切な鉄鋼スラグを使用してしまう可能性がある。例えば、海底汚染物質を封じ込めるために、鉄鋼スラグを覆砂材として供給した場合に、鉄鋼スラグが固結せずに、海底汚染物質が溶出および拡散してしまう虞がある。   As described above, when steel slag is used as a sand-capping material or a backing material, it is difficult to predict the consolidation of slag, and in some cases, there is a possibility that inappropriate steel slag may be used. is there. For example, when steel slag is supplied as a sand covering material in order to contain sea bottom pollutants, there is a risk that the sea bottom pollutants may elute and diffuse without solidification of the steel slag.

そこで本発明の目的は、覆砂材または裏込材として鉄鋼スラグを用いる際に、使用環境や目的に応じて、使用すべき鉄鋼スラグを決定する手段を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a means for determining steel slag to be used according to the use environment and purpose when using steel slag as a sand-capping material or a backing material.

本発明は、
(1) 覆砂材または裏込材として使用される鉄鋼スラグの決定方法であって、覆砂材または裏込材の配置箇所を決定する段階(a)と、使用される鉄鋼スラグを仮決定する段階(b)と、仮決定された鉄鋼スラグからなる覆砂材または裏込材が前記配置箇所に配置された場合における固結状況を、前記配置箇所における鉄鋼スラグ間隙水中の水酸基イオン濃度またはカルシウムイオン濃度の少なくとも一方に基づいて予測する段階(c)と、予測された固結状況が所望する状況であるか否かを判断する段階(d)とを含むことを特徴とする、鉄鋼スラグの決定方法、
(2) 予測された固結状況が所望する状況でないと判断された場合に、既に判断された鉄鋼スラグと異なる鉄鋼スラグについて、段階(b)、段階(c)、および段階(d)を、予測された固結状況が所望する状況であると判断されるまで繰り返すことを特徴とする、(1)に記載の鉄鋼スラグの決定方法、
(3) 前記段階(c)は、下記式1に基づいて算出される水酸基イオン濃度の時間積分値、または下記式2に基づいて算出されるカルシウムイオン濃度の時間積分値の少なくとも一方に基づいて、固結状況を予測する段階であることを特徴とする、(1)または(2)に記載の鉄鋼スラグの決定方法、
The present invention
(1) A method for determining a steel slag used as a sand-capping material or a backing material, the step (a) of determining the location of the sand-covering material or the backing material, and a temporary determination of the steel slag to be used The step (b) and the caking condition when the sand-covering material or backing material composed of the temporarily determined steel slag is arranged at the arrangement location, the hydroxyl group ion concentration in the steel slag pore water at the arrangement location or A steel slag comprising a step (c) of predicting based on at least one of calcium ion concentrations and a step (d) of determining whether or not the predicted consolidated state is a desired state. How to determine,
(2) Steps (b), (c), and (d) are performed on steel slag different from the already determined steel slag when it is determined that the predicted consolidated state is not a desired state. The method for determining steel slag as described in (1), characterized in that it is repeated until it is determined that the predicted consolidated state is a desired state.
(3) The step (c) is based on at least one of the time integral value of the hydroxyl ion concentration calculated based on the following formula 1 or the time integral value of the calcium ion concentration calculated based on the following formula 2. The method for determining steel slag as set forth in (1) or (2), characterized in that it is a stage for predicting the consolidated state,

(式中、[OH]は前記配置箇所の間隙水における水酸基イオン濃度を表し、tは時間を表す) (In the formula, [OH ] represents the hydroxyl group ion concentration in the pore water at the arrangement location, and t represents time)

(式中、[Ca2+]は前記配置箇所の間隙水におけるカルシウムイオン濃度を表し、tは時間を表す)
(4) 前記式1における水酸基イオンの濃度、および前記式2におけるカルシウムイオンの濃度は、下記式3で表される移流・拡散方程式に基づいて算出されることを特徴とする、(3)に記載の鉄鋼スラグの決定方法、
(In the formula, [Ca 2+ ] represents the calcium ion concentration in the pore water at the arrangement location, and t represents time)
(4) The concentration of the hydroxyl ion in the formula 1 and the concentration of the calcium ion in the formula 2 are calculated based on an advection / diffusion equation represented by the following formula 3, Determination method of steel slag as described,

(式中、Cは水酸基イオンまたはカルシウムイオンの濃度(mol/L)であり、tは時間(s)であり、Dは拡散係数であり、hは覆砂材または裏込材の上部表面からの深さ(cm)であり、λは水酸基イオンまたはカルシウムイオンのスラグからの溶出のしやすさを示す反応速度係数(1/s)であり、νは間隙水の速度(cm/s)である)、
(5) 前記反応速度係数λは、基準溶液中における鉄鋼スラグからのイオン溶出性を示す、イオン溶出速度α(mol/L・s)を測定することによって算出されることを特徴とする、(4)に記載の鉄鋼スラグの決定方法、
(6) 覆砂材または裏込材として使用される鉄鋼スラグの固化状況予測方法であって、覆砂材または裏込材の配置箇所、使用される鉄鋼スラグ、および前記配置箇所における鉄鋼スラグ間隙水中の水酸基イオン濃度またはカルシウムイオン濃度の少なくとも一方に基づいて、前記鉄鋼スラグからなる覆砂材または裏込材が前記配置箇所に配置された場合における固結状況を予測することを特徴とする、鉄鋼スラグの固化状況予測方法、
(7) 固結状況は、下記式1に基づいて算出される水酸基イオン濃度の時間積分値、または下記式2に基づいて算出されるカルシウムイオン濃度の時間積分値の少なくとも一方に基づいて予測されることを特徴とする、請求項6に記載の鉄鋼スラグの固化状況予測方法、
(In the formula, C is the concentration of hydroxyl ion or calcium ion (mol / L), t is time (s), D is a diffusion coefficient, and h is from the upper surface of the sand-capping material or backing material. Is the reaction rate coefficient (1 / s) indicating the ease of elution of hydroxyl ions or calcium ions from the slag, and ν is the pore water velocity (cm / s). is there),
(5) The reaction rate coefficient λ is calculated by measuring an ion elution rate α (mol / L · s) indicating ion elution from steel slag in a reference solution. 4) Method for determining steel slag as described in
(6) A method for predicting solidification status of steel slag used as sand-capping material or backing material, where the sand-covering material or backing material is placed, the steel slag used, and the steel slag gap Based on at least one of hydroxyl ion concentration or calcium ion concentration in water, it is characterized by predicting the consolidated state in the case where the sand covering material or backing material made of the steel slag is disposed at the placement location, Method for predicting solidification status of steel slag,
(7) The consolidation state is predicted based on at least one of the time integral value of the hydroxyl ion concentration calculated based on the following formula 1 or the time integral value of the calcium ion concentration calculated based on the following formula 2. The solidification state prediction method of steel slag according to claim 6,

(式中、[OH]は前記配置箇所の間隙水における水酸基イオン濃度を表し、tは時間を表す) (In the formula, [OH ] represents the hydroxyl group ion concentration in the pore water at the arrangement location, and t represents time)

(式中、[Ca2+]は前記配置箇所の間隙水におけるカルシウムイオン濃度を表し、tは時間を表す)
(8) 前記式1における水酸基イオンの濃度、および前記式2におけるカルシウムイオンの濃度は、下記式3で表される移流・拡散方程式に基づいて算出されることを特徴とする、(7)に記載の鉄鋼スラグの固化状況予測方法、
(In the formula, [Ca 2+ ] represents the calcium ion concentration in the pore water at the arrangement location, and t represents time)
(8) The concentration of the hydroxyl ion in the formula 1 and the concentration of the calcium ion in the formula 2 are calculated based on an advection / diffusion equation represented by the following formula 3, Solidification status prediction method of steel slag as described,

(式中、Cは水酸基イオンまたはカルシウムイオンの濃度(mol/L)であり、tは時間(s)であり、Dは拡散係数であり、hは覆砂材または裏込材の上部表面からの深さ(cm)であり、λは水酸基イオンまたはカルシウムイオンのスラグからの溶出のしやすさを示す反応速度係数(1/s)であり、νは間隙水の速度(cm/s)である)、
(9) 前記反応速度係数λは、基準溶液中における鉄鋼スラグからのイオン溶出性を示す、イオン溶出速度α(mol/L・s)を測定することによって算出されることを特徴とする、(8)に記載の鉄鋼スラグの固化状況予測方法、
である。
(In the formula, C is the concentration of hydroxyl ion or calcium ion (mol / L), t is time (s), D is a diffusion coefficient, and h is from the upper surface of the sand-capping material or backing material. Is the reaction rate coefficient (1 / s) indicating the ease of elution of hydroxyl ions or calcium ions from the slag, and ν is the pore water velocity (cm / s). is there),
(9) The reaction rate coefficient λ is calculated by measuring an ion elution rate α (mol / L · s) indicating ion elution from steel slag in a reference solution. 8) Method for predicting solidification status of steel slag as described in 8),
It is.

本発明を用いることにより、使用環境や目的に応じて、使用すべき鉄鋼スラグを決定することが可能である。適切な鉄鋼スラグを使用することにより、覆砂材や裏込材として、鉄鋼スラグをより有効に活用可能である。例えば、海底汚染物質の溶出や拡散を防止するために、覆砂材として海底に配置された鉄鋼スラグを固結させたい場合には、その使用環境で固結しやすい鉄鋼スラグを選択し、海底汚染物質の溶出や拡散を効果的に防止することができる。   By using this invention, it is possible to determine the steel slag which should be used according to a use environment and the objective. By using an appropriate steel slag, the steel slag can be used more effectively as a sand-capping material or a backing material. For example, if you want to consolidate steel slag placed on the seabed as a sand-capping material in order to prevent the elution and diffusion of seabed pollutants, select steel slag that is easy to consolidate in the environment in which it is used. Elution and diffusion of pollutants can be effectively prevented.

本発明の第1は、覆砂材または裏込材として使用される鉄鋼スラグの決定方法であって、覆砂材または裏込材の配置箇所を決定する段階(a)と、使用される鉄鋼スラグを仮決定する段階(b)と、仮決定された鉄鋼スラグからなる覆砂材または裏込材が前記配置箇所に配置された場合における固結状況を、前記配置箇所における鉄鋼スラグ間隙水中の水酸基イオン濃度またはカルシウムイオン濃度の少なくとも一方に基づいて予測する段階(c)と、予測された固結状況が所望する状況であるか否かを判断する段階(d)とを含むことを特徴とする、鉄鋼スラグの決定方法である。   1st of this invention is the determination method of the steel slag used as sand-capping material or a backing material, Comprising: The stage (a) which determines the arrangement | positioning location of a sand-covering material or a backing material, and the steel used The step (b) of tentatively determining the slag and the consolidated state when the sand-capping material or backing material made of the temporarily determined steel slag is arranged at the arrangement location are shown in the steel slag pore water at the arrangement location. A step (c) of predicting based on at least one of a hydroxyl ion concentration or a calcium ion concentration, and a step (d) of determining whether or not the predicted consolidated state is a desired state. This is a method for determining steel slag.

本発明は、将来の固結状況を予測する上で、水酸基イオン濃度やカルシウムイオン濃度といった化学的因子を用いることが、ポイントの1つである。まず、これについて説明する。   One of the points of the present invention is to use chemical factors such as hydroxyl group ion concentration and calcium ion concentration in predicting the future consolidated state. First, this will be described.

鉄鋼スラグの固結現象に影響を与える因子としては、粒度、締め固め密度などの物理的因子の存在が考えられる。しかしながら、これらの固結現象に与える作用については解明できても、固結現象全体の把握は困難である。そこで、本発明者らは、間隙水中のイオン濃度、pHなどの化学的因子と固結との相関性を調査した。なお、本願において間隙水とは、覆砂材または裏込材として配置された鉄鋼スラグ粒子間に存在する水を意味する。鉄鋼スラグ中の間隙水におけるカルシウムイオン濃度は、実際のスラグ層から間隙水を採取し、実験室等で濃度の測定をすることによって測定される。より具体的には、例えば、JIS K0102に準拠してカルシウムイオン濃度を測定可能である。水酸基イオン濃度は、実際のスラグ層内にpH計を設置することで測定可能である。   As factors affecting the consolidation phenomenon of steel slag, there may be physical factors such as particle size and compaction density. However, it is difficult to grasp the entire consolidation phenomenon even though the effects on these consolidation phenomena can be clarified. Therefore, the present inventors investigated the correlation between caking and chemical factors such as ion concentration and pH in pore water. In addition, in this application, pore water means the water which exists between the steel slag particle | grains arrange | positioned as a sand covering material or a backing material. The calcium ion concentration in pore water in steel slag is measured by collecting pore water from an actual slag layer and measuring the concentration in a laboratory or the like. More specifically, for example, the calcium ion concentration can be measured according to JIS K0102. The hydroxyl ion concentration can be measured by installing a pH meter in the actual slag layer.

鉄鋼スラグからのイオンの溶出や、鉄鋼スラグ表面における固結物質の生成のメカニズムとしては、以下の機構が考えられる。まず、鉄鋼スラグから、Ca2+、SiO 4−、Al(OH) 、OHなどが溶出する。水酸基イオンが溶出することにより、鉄鋼スラグ周辺のpHが上昇する。 The following mechanisms can be considered as the mechanism of elution of ions from steel slag and the formation of consolidated substances on the surface of steel slag. First, Ca 2+ , SiO 4 4− , Al (OH) 4 , OH − and the like are eluted from the steel slag. By elution of the hydroxyl ions, the pH around the steel slag increases.

溶出した各種イオン濃度が上昇して、ある飽和条件に達することによって、鉄鋼スラグ表面に固結物質(水和物)が生成する。例えば、カルシウムイオン、珪酸イオン、および水酸基イオンとの反応により、一般式αCaO・βSiO・γHOで表される固結物質が生成する(aCa2++bHSiO4−+cOH⇒αCaO・βSiO・γHO)。鉄鋼スラグ表面に析出した固結物質はバインダーとして作用し、鉄鋼スラグ同士が結着し、高い強度で固まった鉄鋼スラグからなる集合体が形成される。 By increasing the concentration of various ions eluted and reaching a certain saturation condition, a solidified substance (hydrate) is generated on the surface of the steel slag. For example, a solidified substance represented by the general formula αCaO · βSiO 2 · γH 2 O is generated by reaction with calcium ions, silicate ions, and hydroxyl ions (aCa 2+ + bH 3 SiO 4 + + cOH → αCaO · βSiO 2 · γH 2 O). The consolidated substance deposited on the surface of the steel slag acts as a binder, and the steel slags are bound together to form an aggregate made of steel slag hardened with high strength.

上記メカニズムにおいては、固結物質CSH(αCaO・βSiO・γHO)の生成速度Vは、下記式4で算出されると考えられる。なお、式4において、kは反応速度定数である。 In the above mechanism, it is considered that the production rate V of the consolidated substance CSH (αCaO · βSiO 2 · γH 2 O) is calculated by the following formula 4. In Equation 4, k 1 is a reaction rate constant.

固結速度Vを評価すべく、本発明者らは、鉄鋼スラグからのイオン溶出量とpHとの関係を調査した。図1は、Ca2+、SiO4−、およびAl(OH) の各イオンと、pHとの関係を示すグラフである。図1Aにおいては、縦軸はCa2+の溶出量であり、図1Bにおいては、縦軸はSiO4−の溶出量であり、図1Cにおいては、縦軸はAl(OH) の溶出量である。図1Aに示すように、カルシウムイオンの溶出量は、pHの上昇と共に増加する。即ち、水酸基イオンの溶出量が増加すると、カルシウムイオンの溶出量も増加する傾向がある。図1Bからは、SiO4−イオンの溶出量はpHによらず一定であることが分かる。Al(OH) の溶出量は、図1Cに示すように、カルシウムイオンと同様にpHの上昇と共に増加する傾向がある。 In order to evaluate the consolidation speed V, the present inventors investigated the relationship between the ion elution amount from steel slag and pH. FIG. 1 is a graph showing the relationship between pH of each ion of Ca 2+ , SiO 4− , and Al (OH) 4 . In FIG. 1A, the vertical axis represents the amount of Ca 2+ eluted, in FIG. 1B, the vertical axis represents the amount of SiO 4 -eluted, and in FIG. 1C, the vertical axis represents the amount of Al (OH) 4 eluted. It is. As shown in FIG. 1A, the amount of calcium ions eluted increases with increasing pH. That is, when the elution amount of hydroxyl ions increases, the elution amount of calcium ions also tends to increase. From FIG. 1B, it can be seen that the elution amount of SiO 4− ions is constant regardless of pH. As shown in FIG. 1C, the elution amount of Al (OH) 4 tends to increase with an increase in pH as in the case of calcium ions.

カルシウム濃度と水酸基イオン濃度とに相関性があり、HSiO4−イオン濃度が一定値であると、前記式4は、下記式5に示すように変形可能である。つまり、鉄鋼スラグ表面における固結物質の固結速度Vは、水酸基イオン濃度にのみに依存する反応とみなすことができる。 When there is a correlation between the calcium concentration and the hydroxyl ion concentration, and the H 3 SiO 4− ion concentration is a constant value, the equation 4 can be modified as shown in the following equation 5. That is, the consolidation rate V of the consolidated material on the steel slag surface can be regarded as a reaction that depends only on the hydroxyl ion concentration.

なお、水酸基イオン濃度とカルシウムイオン濃度とは、図1Aに示す関係を有することから、固結速度Vを、カルシウムイオン濃度にのみ依存する反応とみなすことも可能である。また、固結速度Vが水酸基イオン濃度に依存するのであるから、当然、固結速度VはpHやpOHにも依存する。なお、pHやpOHを用いて本発明の方法を実施する場合には、事実上、水酸基イオン濃度を用いて固結状況を評価しているに等しい。従って、pHまたはpOHを用いて固結状況を評価する実施形態は、水酸基イオン濃度を用いて固結状況を評価する発明の技術的範囲に包含される。   Since the hydroxyl ion concentration and the calcium ion concentration have the relationship shown in FIG. 1A, the consolidation rate V can be regarded as a reaction that depends only on the calcium ion concentration. In addition, since the consolidation speed V depends on the hydroxyl ion concentration, the consolidation speed V naturally depends on pH and pOH. In addition, when implementing the method of this invention using pH or pOH, it is equivalent to evaluating the consolidation condition using a hydroxyl group ion concentration in fact. Therefore, the embodiment for evaluating the consolidation state using pH or pOH is included in the technical scope of the invention for evaluating the consolidation state using the hydroxyl ion concentration.

もし、式5で示される仮定が正しければ、固結物質の生成量は水酸基イオンの生成量に依存し、水酸基イオンの累積生成量が多いほど、固結物質の生成量が多くなり、鉄鋼スラグの強度が高くなるはずである。この推測に基づき、鉄鋼スラグからの水酸基イオンの溶出量と固結強度との因果関係を調査した。図2は、式5においてε=1と仮定した場合の水酸基イオンの溶出量と固結強度との関係を示すグラフである。図2において、横軸は水酸基イオン濃度の累積積分値、縦軸は鉄鋼スラグの一軸圧縮強度である。図示するように、鉄鋼スラグの一軸圧縮強度は、水酸基イオン濃度の累積生成量が多いほど高くなっていた。この結果は、上記推測が正しいことを裏付けていると考えられる。なお、上記説明は水酸基イオンについてされているが、カルシウムイオンについても同様の関係が成立すると考えられる。以下の説明においては、便宜上、主に水酸基イオン(pH)について説明するが、カルシウムイオンを用いて固結状況を予測する方法を排除する意図ではない。   If the assumption shown in Equation 5 is correct, the amount of solidified material produced depends on the amount of hydroxyl ions produced, and as the cumulative amount of hydroxyl ions produced increases, the amount of solidified material produced increases. The strength of should be higher. Based on this assumption, the causal relationship between the elution amount of hydroxyl ions from steel slag and the consolidation strength was investigated. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the elution amount of hydroxyl ions and the consolidation strength when ε = 1 is assumed in Equation 5. In FIG. 2, the horizontal axis represents the cumulative integrated value of the hydroxyl group ion concentration, and the vertical axis represents the uniaxial compressive strength of the steel slag. As shown in the figure, the uniaxial compressive strength of the steel slag was higher as the cumulative amount of hydroxyl ion concentration was increased. This result is considered to support the above assumption. In addition, although the said description is made about hydroxyl ion, it is thought that the same relationship is materialized also about calcium ion. In the following description, for the sake of convenience, hydroxyl ions (pH) will be mainly described, but it is not intended to exclude a method for predicting the consolidation state using calcium ions.

上述のように、固結強度は、水酸基イオン濃度の累積生成量に比例する。この知見を利用すれば、覆砂材または裏込材の固結状況を予測することが可能である。例えば、所定の鉄鋼スラグを覆砂材として海底に配置する場合について考えてみる。まず、海底に配置される覆砂材の厚みを決定する。次に、所定の鉄鋼スラグが覆砂材として海底に配置された場合に、覆砂材として配置された鉄鋼スラグ内部において、どのようなpH分布(水酸基イオンの濃度分布)が生じるかを調査する。pH分布は、後述するような移流・拡散方程式に基づいて決定されてもよいし、実験室レベルのモデルを実際に作製して評価してもよい。一般には、覆砂内においては、海水との接触面近傍のpHが低く、覆砂の深さ方向に進むにつれてpHが高くなり、一定の深さ以上になるとpHの変動がなくなる傾向がある。したがって、覆砂の深い部位ほど、固結速度Vが大きく、鉄鋼スラグが迅速に固結する傾向がある。   As described above, the consolidation strength is proportional to the cumulative amount of hydroxyl ion concentration. If this knowledge is utilized, it is possible to predict the consolidated state of sand-capping material or backing material. For example, consider a case where a predetermined steel slag is placed on the seabed as a sand covering material. First, the thickness of the sand covering material arranged on the seabed is determined. Next, when a predetermined steel slag is placed on the seabed as a sand-capping material, what kind of pH distribution (hydroxyl ion concentration distribution) occurs in the steel slag placed as the sand-capping material is investigated. . The pH distribution may be determined based on an advection / diffusion equation as described later, or a laboratory model may be actually created and evaluated. In general, in the sand cover, the pH in the vicinity of the contact surface with the seawater is low, the pH increases as it advances in the depth direction of the sand cover, and there is a tendency that the pH does not fluctuate beyond a certain depth. Therefore, the deeper the sand cover, the higher the consolidation speed V, and the steel slag tends to solidify quickly.

ただし、海底に配置された覆砂内部におけるpH分布は、使用する鉄鋼スラグによって異なる。このため、覆砂材を同一の海底に1年間配置した場合であっても、ある鉄鋼スラグは覆砂表面付近まで固結が進行し、ある鉄鋼スラグは30cmの深さまで固結が進行し、ある鉄鋼スラグは全く固結が進行しない。本発明の方法を用いれば、所定の期間を経た後に固結状況がどのようになっているかを推測することが可能であるため、使用環境や目的に応じて適切な鉄鋼スラグを選択して使用することが可能である。例えば、海底汚染物質を封じ込めるために、鉄鋼スラグを覆砂材として供給する場合には、固結が迅速に進行するように、覆砂内部におけるpHが高くなりやすい鉄鋼スラグを覆砂材として用いればよい。   However, the pH distribution in the sand cover arranged on the seabed varies depending on the steel slag used. For this reason, even when the sand-capping material is placed on the same seabed for one year, certain steel slag progresses to the vicinity of the sand-covering surface, and certain steel slag progresses to a depth of 30 cm, Some steel slag does not progress at all. By using the method of the present invention, it is possible to infer how the consolidated state will be after a predetermined period of time, so select and use the appropriate steel slag according to the usage environment and purpose Is possible. For example, when steel slag is supplied as a sand-capping material to contain seabed pollutants, steel slag that tends to have a high pH inside the sand-capped sand is used as the sand-clad material so that consolidation can proceed quickly. That's fine.

以下、本発明の鉄鋼スラグ決定方法について、図3を用いて工程順に詳細に説明する。図3は、本発明の鉄鋼スラグの決定方法を説明するフローチャートである。   Hereinafter, the steel slag determination method of this invention is demonstrated in detail in order of a process using FIG. FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for determining steel slag according to the present invention.

まず、覆砂材または裏込材の配置箇所を決定する(S101)。覆砂材または裏込材の配置箇所によって、覆砂材内部または裏込材内部のpH分布が影響される。例えば、pH分布は、海流の速度、潮位変動、水深などの配置箇所特有の使用環境に影響される。覆砂材内部または裏込材内部における正確なpH分布を算定するには、より多くのファクターを考慮することが好ましい。ただし、考慮すべきファクターが多くなると、pH分布の算定が困難になる。また、実験室レベルのモデルを用いてpH分布を測定する場合には、モデル作製に要するコストが増大する。このため、少ないコストで最大限の成果を得たい場合には、pH分布に大きな影響を与えないと推測されるファクターに関しては、これらを考慮しないでpH分布を算出してもよいし、これらを一定値とみなしてpH分布を算出してもよい。   First, the arrangement | positioning location of a sand covering material or a backing material is determined (S101). The pH distribution inside the sand-covering material or the inside of the backing material is affected by the location of the sand-covering material or the backing material. For example, the pH distribution is affected by the usage environment peculiar to the location such as the ocean current speed, tide level fluctuation, and water depth. In order to calculate an accurate pH distribution inside the sand covering material or the inside of the backing material, it is preferable to consider more factors. However, as the factors to be considered increase, it becomes difficult to calculate the pH distribution. In addition, when the pH distribution is measured using a laboratory-level model, the cost required for model production increases. For this reason, when it is desired to obtain the maximum result at a low cost, the pH distribution may be calculated without considering these factors, which are assumed not to have a large effect on the pH distribution. The pH distribution may be calculated by regarding it as a constant value.

次に、使用される鉄鋼スラグを仮決定する(S102)。覆砂材または裏込材として用いられる鉄鋼スラグによって将来の固結状況は変動するが、この段階で、とりあえず使用する鉄鋼スラグを仮決定する。実験室レベルのモデルを用いて、覆砂材または裏込材における固結状況を予測する場合には、実際に使用を予定している鉄鋼スラグと実質的に同質の鉄鋼スラグを準備するとよい。   Next, the steel slag to be used is provisionally determined (S102). Although the future consolidation status varies depending on the steel slag used as sand-capping material or backing material, the steel slag to be used is temporarily determined at this stage. When using a laboratory-level model to predict the consolidated state of sand-capping material or backing material, it is advisable to prepare steel slag that is substantially the same quality as the steel slag that is actually planned to be used.

仮決定されるスラグの種類については、特に限定されない。鉄鋼スラグとしては、高炉スラグおよび製鋼スラグが用いられ得る。高炉スラグとしては、高炉徐冷スラグ、および高炉水砕スラグが例示できる。製鋼スラグとしては、転炉スラグ、予備処理スラグ、脱炭スラグ、脱燐スラグ、脱硫スラグ、脱珪スラグ、電気炉還元スラグ、電気炉酸化スラグ、二次精錬スラグ、造塊スラグなどが例示できる。これらの2種以上が鉄鋼スラグとして用いられてもよい。   The type of slag that is provisionally determined is not particularly limited. As steel slag, blast furnace slag and steelmaking slag may be used. Examples of the blast furnace slag include blast furnace slow-cooled slag and blast furnace granulated slag. Examples of steelmaking slag include converter slag, pretreatment slag, decarburization slag, dephosphorization slag, desulfurization slag, desiliconization slag, electric furnace reduction slag, electric furnace oxidation slag, secondary refining slag, and ingot slag. . Two or more of these may be used as steel slag.

鉄鋼スラグからなる覆砂材または裏込材中には、場合によっては、鉄鋼スラグ以外の材料が含まれていてもよい。鉄鋼スラグ以外の材料としては、例えば、フライアッシュおよびボトムアッシュなどの石炭灰、廃コンクリート・廃レンガ・廃耐火物の破砕物、都市ゴミスラグ、浚渫土砂、浚渫残土が挙げられる。これらの2種以上が併用されてもよいし、これら以外の材料が用いられてもよい。鉄鋼スラグとそれ以外の成分とを混合する場合の混合割合は、スラグからのミネラル溶出、硫化水素固定化、燐固定化などの鉄鋼スラグに起因する効果がある程度確保されるように、鉄鋼スラグの含有率を50質量%以上とすることが好ましい。   In some cases, materials other than steel slag may be contained in the sand-capping material or the backing material made of steel slag. Examples of materials other than steel slag include coal ash such as fly ash and bottom ash, crushed waste concrete, waste brick, and waste refractory, municipal waste slag, dredged sand, and dredged soil. Two or more of these may be used in combination, or materials other than these may be used. When mixing steel slag with other components, the mixing ratio of the steel slag is such that some effects due to steel slag such as mineral elution from slag, hydrogen sulfide fixation, and phosphorus fixation are secured to some extent. The content is preferably 50% by mass or more.

鉄鋼スラグを仮決定した後、仮決定された鉄鋼スラグからなる覆砂材または裏込材が配置箇所に配置された場合における固結状況を、配置箇所における水酸基イオン濃度またはカルシウムイオン濃度の少なくとも一方に基づいて予測する(S103)。   After temporarily determining the steel slag, the caking condition when the sand-covering material or backing material made of the temporarily determined steel slag is arranged at the arrangement location is determined by at least one of the hydroxyl ion concentration or the calcium ion concentration at the arrangement location. (S103).

固結状況は、前述のように、水酸基イオン濃度の累積値に基づいて予測可能である。所定の配置箇所における水酸基イオン濃度が高いほど、固結速度Vが大きくなり、鉄鋼スラグの固結が迅速に進行する。所定の期間経過後における固結状況は、下記式1で算出される、配置箇所における鉄鋼スラグ間隙水中の水酸基イオン濃度の時間積分値に基づいて予測される。   As described above, the consolidation state can be predicted based on the cumulative value of the hydroxyl group ion concentration. The higher the hydroxyl group ion concentration at the predetermined location, the higher the consolidation speed V and the rapid consolidation of the steel slag. The consolidation state after the elapse of a predetermined period is predicted based on the time integrated value of the hydroxyl group ion concentration in the steel slag pore water at the arrangement location, calculated by the following formula 1.

式中、[OH]は前記配置箇所の間隙水における水酸基イオン濃度を表し、tは時間を表す。なお、例えば、1年後における固結状況を予測したい場合には、1年間の水酸基イオンの累積濃度を算出する。固結状況の予測はカルシウムイオン濃度の時間積分値に基づいて予測することも可能であり、この場合には、下記式2で算出される、配置箇所における鉄鋼スラグ間隙水中のカルシウムイオン濃度の時間分析値に基づいて予測される。 In the formula, [OH ] represents the hydroxyl group ion concentration in the pore water at the arrangement location, and t represents time. For example, when it is desired to predict the consolidated state after one year, the cumulative concentration of hydroxyl ions for one year is calculated. It is also possible to predict the consolidation state based on the time integral value of the calcium ion concentration. In this case, the time of the calcium ion concentration in the steel slag pore water at the arrangement location calculated by the following equation 2 Predicted based on analysis values.

式中、[Ca2+]は前記配置箇所の間隙水におけるカルシウムイオン濃度を表し、tは時間を表す。 In the formula, [Ca 2+ ] represents the calcium ion concentration in the pore water at the arrangement location, and t represents time.

水酸基イオン濃度の時間積分値を算出したら、水酸基イオン濃度の時間積分値に基づいて固結状況を予測する。固結状況の予測にあたっては、使用する覆砂材または裏込材における、水酸基イオン濃度の時間積分値と固結強度との関係を調査しておき、その関係に基づいて予測するとよい。例えば、用いる覆砂材または裏込材に関して、図2に示す水酸基イオン濃度の累積値と一軸圧縮強度との関係を調査しておく。そして、所定の期間までの水酸基イオン濃度の時間積分値から、その期間が経過した時の一軸圧縮強度を予測する。   When the time integrated value of the hydroxyl ion concentration is calculated, the consolidation state is predicted based on the time integrated value of the hydroxyl ion concentration. In the prediction of the consolidation state, it is preferable to investigate the relationship between the time integral value of the hydroxyl ion concentration and the consolidation strength in the sand-capping material or the backing material to be used, and predict based on the relationship. For example, the relationship between the cumulative value of the hydroxyl ion concentration and the uniaxial compressive strength shown in FIG. And the uniaxial compressive strength when the period passes is estimated from the time integral value of the hydroxyl group ion concentration until a predetermined period.

覆砂材または裏込材におけるイオン濃度の分布は、覆砂材または裏込材の配置箇所、さらには、覆砂材または裏込材の位置において変化する。図4は、高炉水砕スラグのみを覆砂材として配置した場合における覆砂内のpH分布と、高炉水砕スラグと製鋼スラグとの混合物を覆砂材として配置した場合における覆砂内のpH分布とを示すグラフである。図4に示すように、覆砂内においては、一般に海水と接する部位におけるpHが最も低く、覆砂の深さ方向に進むにつれてpHが徐々に高まる。ある深さに達するとpHの上昇が止まり、pHが一定値に達する。このように覆砂内においては一定のpH分布が生じ得るため、配置箇所における固結状況を正確に予測するためには、配置箇所におけるイオン濃度分布を算出することが好ましい。   The distribution of the ion concentration in the sand-capping material or the backing material varies depending on the location of the sand-covering material or the backing material and also the position of the sand-covering material or the backing material. FIG. 4 shows the pH distribution in the sand cover when only the blast furnace granulated slag is disposed as the sand covering material, and the pH in the sand cover when the mixture of the ground granulated blast furnace slag and the steelmaking slag is disposed as the sand covering material. It is a graph which shows distribution. As shown in FIG. 4, generally in the sand covered sand, the pH at the part in contact with the seawater is generally the lowest, and the pH gradually increases as the sand covers the depth direction. When a certain depth is reached, the increase in pH stops and the pH reaches a certain value. As described above, since a constant pH distribution can occur in the sand-capped sand, it is preferable to calculate the ion concentration distribution at the arrangement location in order to accurately predict the consolidation state at the arrangement location.

配置箇所におけるイオン分布の算出においては、下記式3で表される移流・拡散方程式を適用可能である。   In the calculation of the ion distribution at the arrangement location, the advection / diffusion equation represented by the following Equation 3 can be applied.

式中、Cは水酸基イオンまたはカルシウムイオンの濃度(mol/L)であり、tは時間(s)であり、Dは拡散係数であり、hは覆砂材または裏込材の上部表面からの深さ(cm)であり、λは水酸基イオンまたはカルシウムイオンのスラグからの溶出のしやすさを示す反応速度係数(1/s)であり、νは間隙水の速度(cm/s)である。   In the formula, C is a concentration of hydroxyl ion or calcium ion (mol / L), t is time (s), D is a diffusion coefficient, and h is from the upper surface of the sand-capping material or backing material. Depth (cm), λ is a reaction rate coefficient (1 / s) indicating easiness of elution of hydroxyl ions or calcium ions from slag, and ν is a rate of pore water (cm / s) .

拡散係数Dは、イオン濃度差を与えたスラグ層内のイオン濃度変化を計測する試験を別途行うことによって、決定される。拡散係数Dは、例えば、以下の方法によって測定可能である。まず、同一層内に、鉄鋼スラグおよび高イオン濃度水を供給する。鉄鋼スラグと高イオン濃度水とは、混合しないように仕切っておく。鉄鋼スラグ中には、仕切りからの所定の距離ごとに、pH計などの測定機器を設置しておく。仕切りを外し、仕切りを外した時点からの経時的なイオン濃度変化を測定し、経時的なイオン濃度変化から、拡散係数Dを算出する。   The diffusion coefficient D is determined by separately performing a test for measuring a change in ion concentration in the slag layer to which an ion concentration difference is given. The diffusion coefficient D can be measured by the following method, for example. First, steel slag and high ion concentration water are supplied in the same layer. The steel slag and the high ion concentration water are partitioned so as not to be mixed. A measuring device such as a pH meter is installed in the steel slag at every predetermined distance from the partition. The partition is removed, the ion concentration change over time from the time when the partition is removed is measured, and the diffusion coefficient D is calculated from the ion concentration change over time.

反応速度係数λは、基準溶液中における鉄鋼スラグからのイオン溶出性を示す、イオン溶出速度を測定することによって算出される。例えば、鉄鋼スラグを浸漬した溶液中のカルシウムイオン濃度またはpHの時間変化量から反応速度係数λを算出する。   The reaction rate coefficient λ is calculated by measuring the ion elution rate indicating the ion elution from the steel slag in the reference solution. For example, the reaction rate coefficient λ is calculated from the amount of time variation of calcium ion concentration or pH in a solution in which steel slag is immersed.

間隙水の速度νは、潮流や周辺の水頭差(ポテンシャル)などの条件から、市販の解析ソフトを用いて算出可能である。市販の解析ソフトとしては、『Visual MODFLOW Pro 日本語版 for Windows』(Waterloo Hydrogeologic社製)などが例示できる。   The velocity ν of pore water can be calculated using commercially available analysis software from conditions such as tidal currents and surrounding head differences (potential). Examples of commercially available analysis software include “Visual MODFLOW Pro Japanese version for Windows” (manufactured by Waterloo Hydrologic).

また、上記において、カルシウムイオンの場合は、カルシウムイオンの濃度(mg/L)、カルシウムイオンのスラグからの溶出のし易さを表す反応速度係数λ(1/s)を用いることができる。   In the above, in the case of calcium ions, the calcium ion concentration (mg / L) and the reaction rate coefficient λ (1 / s) representing the ease of elution of calcium ions from the slag can be used.

配置箇所における水酸基イオン濃度分布の算出、水酸基イオン濃度の時間積分値、水酸基イオン濃度の時間積分値と固結強度との関係に基づいて、所定の時間経過時の固結状況が予測される。例として、種々の鉄鋼スラグを覆砂材として用いた場合における、覆砂中のpH分布を図4に示す。図においては、海面に近い部位ほどpHが低く、深さhが大きくなるにつれてpHが高くなっている。このpH分布から、前記式1および必要に応じて前記式3と、図2の関係とを用いることによって、任意の経過時間における深さ方向の一軸圧縮強度の分布を求めることができる。ここで、所定の一軸圧縮強度を超えている場合に「固結している」と判断する基準を設定することにより、所望の期間経過後における、覆砂内のスラグが固結する深度を予測することが可能である。   Based on the calculation of the hydroxyl ion concentration distribution at the arrangement location, the time integral value of the hydroxyl ion concentration, and the relationship between the time integral value of the hydroxyl ion concentration and the consolidation strength, the consolidation state when a predetermined time elapses is predicted. As an example, FIG. 4 shows the pH distribution in the sand covering when various steel slags are used as the sand covering material. In the figure, the pH closer to the sea surface is lower, and the pH is higher as the depth h increases. From this pH distribution, the distribution of the uniaxial compressive strength in the depth direction at an arbitrary elapsed time can be obtained by using the expression 1 and, if necessary, the expression 3 and the relationship shown in FIG. Here, it is possible to predict the depth at which the slag in the sand cover solidifies after the lapse of a desired period by setting a standard for determining “consolidated” when the predetermined uniaxial compressive strength is exceeded. Is possible.

以上のような手順により、固結状況を予測した後に、予測された固結状況が所望する状況であるか否かを判断する(S104)。所望する状況であるか否かの判断は、使用目的に応じて基準を決めておき、その基準に合致するか否かで判断すればよい。例えば、海底汚染物質の封じ込めのために覆砂材を10cm配置する場合に、覆砂材配置してから1年が経過した時点において、深さ5cm以上の部位が固結していることを求めるとする。1年後の固結状況がこのような基準に合致しているかどうかは、深さ5cm以上の部位における一軸圧縮強度が、覆砂の目的に応じた強度を超えていることを確認すればよい。基準に合致している場合には、仮決定された鉄鋼スラグは適切であり、この鉄鋼スラグからなる覆砂材を用いて、実際に覆砂作業を行う(S105のYes)。   After the consolidation status is predicted by the above procedure, it is determined whether or not the predicted consolidation status is a desired status (S104). The determination of whether or not the situation is desired may be made by determining a standard according to the purpose of use and determining whether or not the condition is met. For example, when 10 cm of sand-covering material is placed for containment of seabed pollutants, it is required that a portion having a depth of 5 cm or more is consolidated when one year has passed since the sand-covering material was placed. And Whether the consolidation status after one year meets such a standard can be confirmed by confirming that the uniaxial compressive strength in the portion having a depth of 5 cm or more exceeds the strength according to the purpose of the sand covering. . If the standard is met, the temporarily determined steel slag is appropriate, and the sand covering work is actually performed using the sand covering material made of the steel slag (Yes in S105).

予測された固結状況が所望する状況でない場合には(S105のNo)、再度、使用される鉄鋼スラグを仮決定する(S102)。再度仮決定される鉄鋼スラグは、既に固結状況が予測された鉄鋼スラグと異なるスラグを設定する。再度仮決定される鉄鋼スラグは、経験則に則って決定されてもよいし、ランダムに決定されてもよい。使用する鉄鋼スラグの再度の仮決定に際して変動させるファクターとしては、鉄鋼スラグの種類、鉄鋼スラグの粒度などが考えられる。例えば、図4に示すように、高炉水砕スラグと製鋼スラグとを混合すると、高炉水砕スラグ単独よりもpHが上昇し易い傾向がある場合には、製鋼スラグを添加することによって、固結し易い状況を作りだすことが可能である。また、使用するスラグを変化させると、前記式3における反応速度係数λが変化し、pH分布が変動する。   If the predicted consolidated state is not the desired state (No in S105), the steel slag to be used is temporarily determined again (S102). The steel slag that is temporarily determined again is set to a slag different from the steel slag whose consolidated state has already been predicted. The steel slag that is temporarily determined again may be determined according to an empirical rule, or may be determined randomly. Factors to be changed in the temporary determination of the steel slag to be used include the type of steel slag, the particle size of the steel slag, and the like. For example, as shown in FIG. 4, when blast furnace granulated slag and steelmaking slag are mixed, if there is a tendency for the pH to rise more easily than blast furnace granulated slag alone, consolidation is achieved by adding steelmaking slag. It is possible to create a situation that is easy to do. When the slag to be used is changed, the reaction rate coefficient λ in Equation 3 is changed, and the pH distribution is changed.

使用される鉄鋼スラグが再度決定された後には、仮決定された鉄鋼スラグからなる覆砂材または裏込材が前記配置箇所に配置された場合における固結状況を、前記配置箇所における水酸基イオン濃度またはカルシウムイオン濃度の少なくとも一方に基づいて予測し(S103)、予測された固結状況が所望する状況であるか否かを判断する(S104)。予測された固結状況が基準に合致している場合には、この鉄鋼スラグからなる覆砂材を用いて、実際に覆砂作業を行う(S105のYes)。予測された固結状況が基準に合致していない場合には、再度鉄鋼スラグを仮決定し、予測された固結状況が所望する状況であると判断されるまで、固結状況の予測を繰り返す。   After the steel slag to be used is determined again, the consolidation status when the sand-covering material or backing material made of the temporarily determined steel slag is placed at the placement location, the hydroxyl ion concentration at the placement location Alternatively, prediction is made based on at least one of the calcium ion concentrations (S103), and it is determined whether or not the predicted consolidation state is a desired state (S104). When the predicted consolidated state matches the standard, the sand covering work is actually performed using the sand covering material made of steel slag (Yes in S105). If the predicted consolidation status does not meet the criteria, the steel slag is provisionally determined again and the consolidation status prediction is repeated until it is determined that the predicted consolidation status is the desired situation. .

上記説明した鉄鋼スラグの決定方法を用いて、覆砂材または裏込材として使用される鉄鋼スラグを決定すれば、使用環境や目的に応じて、使用すべき適切な鉄鋼スラグを決定することが可能である。例えば、覆砂材を海底汚染物質の封じ込めに用いる場合には、海底汚染物質の封じ込めに適した、固結しやすい覆砂材を供給することができる。また、海底における水産資源を拡大したい場合には、固結しにくい覆砂材を海底に供給し、生物生産性の効果的な増大を図ることができる。覆砂材や裏込材などの材料は、一度水域に配置してしまうと、適切な材料でなかったことが後に発覚しても、工事のやり直しは、手間やコストの点で非常に困難である。したがって、予め適切な鉄鋼スラグを決定することができる本発明の方法は、覆砂材または裏込材の配置に関して、非常に有益である。   If the steel slag to be used as a sand-capping material or backing material is determined using the method for determining steel slag described above, an appropriate steel slag to be used can be determined according to the usage environment and purpose. Is possible. For example, when a sand-capping material is used for containment of seabed pollutants, it is possible to supply a sand-clad material that is suitable for containment of seabed pollutants and easily consolidated. In addition, when it is desired to expand marine resources on the sea floor, it is possible to effectively increase biological productivity by supplying sand-covering materials that are difficult to consolidate to the sea floor. Once materials such as sand-capping material and lining material are placed in the water area, it will be very difficult to reconstruct the work in terms of labor and cost even if it is discovered later that the material was not suitable. is there. Therefore, the method of the present invention, which can determine an appropriate steel slag in advance, is very beneficial with regard to the arrangement of sand covering material or backing material.

本発明の第2は、鉄鋼スラグの固化状況予測方法に関する。該方法は、本発明の第1において、固化状況を予測する際に使用される方法である。具体的には、本発明の第2は、覆砂材または裏込材として使用される鉄鋼スラグの固化状況予測方法であって、覆砂材または裏込材の配置箇所、使用される鉄鋼スラグ、および前記配置箇所における鉄鋼スラグ間隙水中の水酸基イオン濃度またはカルシウムイオン濃度の少なくとも一方に基づいて、前記鉄鋼スラグからなる覆砂材または裏込材が前記配置箇所に配置された場合における固結状況を予測することを特徴とする、鉄鋼スラグの固化状況予測方法である。本発明の第2は、鉄鋼スラグの固化状況を予測するために用いられ、鉄鋼スラグが覆砂材または裏込材として用いられる際に、使用すべき適切な鉄鋼スラグを決定するために利用される。   2nd of this invention is related with the solidification condition prediction method of steel slag. This method is a method used in predicting the solidification state in the first aspect of the present invention. Specifically, the second aspect of the present invention is a method for predicting the solidification state of steel slag used as a sand-capping material or a backing material, where the sand-covering material or the backing material is disposed, and the steel slag used. , And on the basis of at least one of the hydroxyl ion concentration or the calcium ion concentration in the steel slag pore water in the arrangement location, the consolidated state when the sand covering material or the backing material made of the steel slag is arranged in the arrangement location This is a method for predicting the solidification status of steel slag. The second aspect of the present invention is used to predict the solidification state of steel slag, and is used to determine an appropriate steel slag to be used when the steel slag is used as a sand covering material or a backing material. The

本発明の第2の実施に際しては、本発明の第1における説明が適用可能である。従って、以下の説明においては、本発明の第2の概要について説明する。   In the second implementation of the present invention, the description of the first of the present invention is applicable. Therefore, in the following description, the second outline of the present invention will be described.

まず、覆砂材または裏込材の配置箇所を決定する。また、使用される鉄鋼スラグを仮決定する。その後、該鉄鋼スラグからなる覆砂材または裏込材が配置された際の固結状況を、覆砂材または裏込材の配置箇所、使用される鉄鋼スラグ、および前記配置箇所における水酸基イオン濃度またはカルシウムイオン濃度に基づいて予測する。水酸基イオン濃度またはカルシウム濃度は、少なくとも一方が用いられる。   First, the arrangement | positioning location of a sand covering material or a backing material is determined. Moreover, the steel slag to be used is provisionally determined. Thereafter, the consolidated state when the sand-covering material or backing material composed of the steel slag is placed, the location of the sand-covering material or backing material, the steel slag used, and the hydroxyl ion concentration at the placement location Or predict based on the calcium ion concentration. At least one of the hydroxyl ion concentration or the calcium concentration is used.

これらのファクターを用いた固化状況の予測は、本発明の第1において説明した通りである。例えば、固結状況は、前記式1に基づいて算出される水酸基イオン濃度の時間積分値、または前記式2に基づいて算出されるカルシウムイオン濃度の時間積分値の少なくとも一方に基づいて予測される。水酸基イオンの濃度やカルシウムイオンの濃度は、前記式3で表される移流・拡散方程式に基づいて算出可能である。また、前記式3における反応速度係数λは、基準溶液中における鉄鋼スラグからのイオン溶出性を示す、イオン溶出速度を測定することによって算出可能である。   The prediction of the solidification state using these factors is as described in the first aspect of the present invention. For example, the consolidation state is predicted based on at least one of the time integral value of the hydroxyl ion concentration calculated based on the formula 1 or the time integral value of the calcium ion concentration calculated based on the formula 2. . The concentration of hydroxyl ions and the concentration of calcium ions can be calculated based on the advection / diffusion equation expressed by the above equation 3. In addition, the reaction rate coefficient λ in Equation 3 can be calculated by measuring the ion elution rate indicating the ion elution from the steel slag in the reference solution.

実施例1
水酸基イオン濃度の時間積分値によって固結状況を予測する方法の概略図を図5に示した。水温を一定(本試験では40℃)に保つ恒温水槽に真水または海水を入れ、水中に鉄鋼スラグ供試体を設置した。供試体は、底を閉じた塩ビ等のパイプに鉄鋼スラグを充填し、供試体の上面からは鉄鋼スラグ間隙水と水槽内の水とが、行き来を可能とした。複数の供試体のうち1つは、スラグ間隙水を採取するための開孔(細い塩ビパイプ)を設けておき、その他7.5cmφの供試体は固結強度試験用に開孔は設置せず、この状態で供試体を水中養生した。間隙水のpHやカルシウムイオン濃度は、スラグ間隙水を、定期的に採取し計測することによって求めた。
Example 1
FIG. 5 shows a schematic diagram of a method for predicting the consolidation state based on the time integral value of the hydroxyl ion concentration. Fresh water or seawater was placed in a constant temperature water tank that kept the water temperature constant (40 ° C. in this test), and a steel slag specimen was installed in the water. The specimen was filled with steel slag in a pipe such as polyvinyl chloride with the bottom closed, and the steel slag gap water and the water in the water tank were able to come and go from the top surface of the specimen. One of the specimens is provided with an opening (thin PVC pipe) for collecting slag pore water, and the other 7.5 cmφ specimen is not provided with an opening for the consolidation strength test. In this state, the specimen was cured underwater. The pH and calcium ion concentration of the pore water were determined by periodically collecting and measuring slag pore water.

ある養生期間が経過した後、水中から取出し、強度試験を実施した。ここで用いた鉄鋼スラグは、現粒度の高炉水砕スラグ(スラグA),短時間摩砕したもの(スラグB),長時間摩砕したもの(スラグC)であり、その粒度分布を図6に示す。また、pHの経時変化を図7に示す。なお、pHは供試体の中央付近から採取していることから、供試体の上下5cmを切り落とし、圧縮試験強度試験には供試体の中央部を使用した。   After a certain curing period, it was removed from the water and subjected to a strength test. The steel slag used here is blast furnace granulated slag (slag A) of the current particle size, short-time ground (slag B), and long-time ground (slag C). Shown in Moreover, the change with time of pH is shown in FIG. In addition, since pH was extract | collected from the center vicinity of a test body, 5 cm of upper and lower sides of the test body were cut off, and the center part of the test body was used for the compression test strength test.

固結強度の測定には、山中式土壌硬度計(図8)による硬度指数を採用した。その理由は、この測定値を用いると、生物の棲息が可能な海底であるか否かを判断することができること、また、水中生物の棲息環境としては、山中式硬度指数で15mm以下であることが望ましいという研究結果があることによる。なお、山中式硬度指数と一軸圧縮強度とは、図9に示す相関があることも確認している。   For the measurement of the consolidation strength, a hardness index by Yamanaka soil hardness tester (FIG. 8) was adopted. The reason is that using this measurement value, it is possible to determine whether or not the seabed is capable of inhabiting organisms, and the inhabiting environment for underwater organisms is 15 mm or less in the Yamanaka hardness index. This is because there are research results that are desirable. It has also been confirmed that the Yamanaka hardness index and the uniaxial compressive strength have the correlation shown in FIG.

図10は、図7に示したpHの経時変化から求められる水酸基イオン濃度の時間積分値と、水砕スラグ固結強度(山中式硬度指数)との関係を示したものである。この真水及び海水における養生試験結果から、本試験で用いた高炉水砕スラグの山中式硬度指数が15mm(水中生物の棲息に適した地盤環境の強度上限値)となる時の水酸基イオン濃度の時間積分値は、それぞれ3×10−3[mol・day/L]、3×10−2[mol・day/L]と決定することができる。 FIG. 10 shows the relationship between the time-integrated value of the hydroxyl ion concentration obtained from the change with time of pH shown in FIG. 7 and the granulated slag consolidation strength (Yamanaka hardness index). From the results of curing tests in fresh water and seawater, the time of the hydroxyl ion concentration when the Yamanaka hardness index of the blast furnace granulated slag used in this test is 15 mm (the upper limit of the strength of the ground environment suitable for the habitat of aquatic organisms) The integral values can be determined as 3 × 10 −3 [mol · day / L] and 3 × 10 −2 [mol · day / L], respectively.

上に示した水酸基イオン濃度の時間積分値に達するまでに要する時間を、鉄鋼スラグ間隙水のpH値毎に算出すると表1の結果となる。   When the time required to reach the time integral value of the hydroxyl ion concentration shown above is calculated for each pH value of the steel slag pore water, the results shown in Table 1 are obtained.

このように、pHが低くなる程に所望の固結強度に達するまでに長時間を要することが分かる。ここで、数10年といった非常に長期間を要する結果を示すものは、実質的には固結しないと考えられる。   Thus, it can be seen that the lower the pH, the longer it takes to reach the desired consolidation strength. Here, what shows a result that requires a very long time, such as several tens of years, is considered not to be substantially consolidated.

以上の方法により、水中に鉄鋼スラグを投入してからの時間と強度発現の予測結果から、固結させたい、又は固結させたくないといった目的に応じた覆砂の要求性能を満たすために使用する鉄鋼スラグを選定することが可能となる。   Using the above method, it is used to satisfy the required performance of sand covering according to the purpose of wanting to set or not to set from the prediction result of time and strength development after throwing steel slag into water. Steel slag to be selected can be selected.

実施例2
次にイオン溶出速度を求める試験の実施例を示す。この試験では、まず環境省告示46号法の試験に従い水と鉄鋼スラグをいれた容器を「振とう」し続け、溶液のpHの経時変化を測定した。ここで使用した鉄鋼スラグは、現粒度の高炉水砕スラグ(スラグA),短時間摩砕したもの(スラグB),長時間摩砕したもの(スラグC)であり、その粒度分布は図6に示した。図11に示すように、pHは初期に急激に上場するが、「振とう」7時間後にpHの急激な上昇が終わり、それ以降は徐々に一定値に近づいた。本実施例では、この時(7時間後)のpH値(水酸基イオン濃度)に達するまでの増加速度としてイオン溶出速度(α)を算出した。スラグA,B,Cのαは、それぞれ6.5×10−6、2.1×10−4、6.5×10−4[mol/(L・day)]であった。
Example 2
Next, an example of a test for obtaining the ion elution rate will be shown. In this test, first, according to the test of the Ministry of the Environment Notification No. 46 method, a container containing water and steel slag was continuously shaken, and the change in pH of the solution over time was measured. The steel slag used here is blast furnace granulated slag of the current particle size (slag A), ground for a short time (slag B), and ground for a long time (slag C). It was shown to. As shown in FIG. 11, although the pH suddenly listed in the initial stage, the rapid increase in pH ended 7 hours after “shaking”, and thereafter gradually approached a constant value. In this example, the ion elution rate (α) was calculated as the rate of increase until the pH value (hydroxyl ion concentration) at this time (after 7 hours) was reached. Α of slags A, B, and C were 6.5 × 10 −6 , 2.1 × 10 −4 , and 6.5 × 10 −4 [mol / (L · day)], respectively.

一方、図12は、側面からpH計を挿入した円筒形の容器に、高炉水砕スラグを投入して海水を循環させた、海底の高炉水砕スラグ覆砂を模した試験装置を示す。このpH計により高炉水砕スラグ覆砂内の深さ方向のpH分布を計測することができる。図13は、その覆砂内のpH分布を示したものである。高炉水砕スラグ覆砂内のpHは深さ方向に変化し、使用する鉄鋼スラグによって深さに対するpHの上昇率(傾き)が異なる(スラグA<スラグB<スラグC)。この上昇率(傾き)と式3を用いて反応速度係数(λ)を求めることができる。   On the other hand, FIG. 12 shows a test apparatus simulating blast furnace granulated slag covering sand on the sea bottom, in which blast furnace granulated slag was introduced into a cylindrical container into which a pH meter was inserted from the side, and seawater was circulated. With this pH meter, the pH distribution in the depth direction within the ground granulated blast furnace slag can be measured. FIG. 13 shows the pH distribution in the sand cover. The pH in the ground granulated blast furnace slag is changed in the depth direction, and the rate of increase (slope) of pH with respect to the depth varies depending on the steel slag used (slag A <slag B <slag C). The reaction rate coefficient (λ) can be obtained using this rate of increase (slope) and Equation 3.

具体的には、式3は以下の式6に変形することができ、式中の(λ/D)1/2・log eが上昇率(傾き)となり、λを求めることができ、スラグA,B,Cのλは、それぞれ0.03、0.05、0.89[1/s]であった。 Specifically, Equation 3 can be transformed into Equation 6 below, where (λ / D) 1/2 · log e is the rate of increase (slope), λ can be obtained, and slag A , B, and C were 0.03, 0.05, and 0.89 [1 / s], respectively.

以上の2つの試験結果から、イオン溶出速度(α)と反応速度係数(λ)との関係をもとめると図14に示す結果となり、相関が確認できた。イオン溶出速度(α)から決定される反応速度係数(λ)を式3のλに代入することより、覆砂または裏込め内のイオン濃度分布を移流拡散方程式により求めることができる。更に、先の実施例で示したpHやカルシウムイオン濃度と固結強度の発現との関係を用いることによって、覆砂または裏込め内の固結状況を予測することができる。   From the above two test results, when the relationship between the ion elution rate (α) and the reaction rate coefficient (λ) was obtained, the result shown in FIG. 14 was obtained, and the correlation could be confirmed. By substituting the reaction rate coefficient (λ) determined from the ion elution rate (α) into λ of Equation 3, the ion concentration distribution in the sand cover or backfill can be obtained by the advection diffusion equation. Furthermore, by using the relationship between the pH and calcium ion concentration and the expression of the consolidation strength shown in the previous embodiment, it is possible to predict the consolidation state in the sand cover or backfill.

このようにしてイオン溶出速度を求めることより、式3にある反応速度係数(λ)を決定することができ、覆砂または裏込めに所望する固結強度、即ちpHやカルシウム濃度条件を得るために適した鉄鋼スラグを決定することができる。   By obtaining the ion elution rate in this way, the reaction rate coefficient (λ) in Equation 3 can be determined, and in order to obtain the desired consolidation strength, that is, pH and calcium concentration conditions for sand-capping or backfilling. The steel slag suitable for the case can be determined.

Ca2+、SiO4−、およびAl(OH) の各イオンと、pHとの関係を示すグラフである。図1Aにおいては、縦軸はCa2+の濃度であり、図1Bにおいては、縦軸はSiO4−の濃度であり、図1Cにおいては、縦軸はAl(OH) の濃度である。Ca 2+, SiO 4-, and Al (OH) 4 - and each ion is a graph showing the relationship between the pH. In FIG. 1A, the vertical axis represents the concentration of Ca 2+ , in FIG. 1B, the vertical axis represents the concentration of SiO 4− , and in FIG. 1C, the vertical axis represents the concentration of Al (OH) 4 . 水酸基イオンの濃度と固結強度との関係を示すグラフである。横軸は水酸基イオンの累積積分値、縦軸は鉄鋼スラグの一軸圧縮強度である。It is a graph which shows the relationship between the density | concentration of a hydroxyl ion, and consolidation strength. The horizontal axis is the cumulative integrated value of hydroxyl ions, and the vertical axis is the uniaxial compressive strength of steel slag. 本発明の鉄鋼スラグの決定方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the determination method of the steel slag of this invention. 高炉水砕スラグのみを覆砂材として配置した場合における覆砂内のpH分布と、高炉水砕スラグと製鋼スラグとの混合物を覆砂材として配置した場合における覆砂内のpH分布とを示すグラフである。The pH distribution in the sand cover when only blast furnace granulated slag is arranged as sand covering material, and the pH distribution in the sand cover when a mixture of blast furnace granulated slag and steelmaking slag is arranged as sand covering material are shown. It is a graph. 水酸基イオン濃度の時間積分値によって固結状況を予測する方法の概略図。Schematic of the method of predicting a consolidation condition by the time integral value of hydroxyl ion concentration. 試験に用いた高炉水砕スラグA,B,Cの粒度分布を示す図である。It is a figure which shows the particle size distribution of blast furnace granulated slag A, B, C used for the test. 間隙水のpHの経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the pH of pore water. 山中式土壌硬度計の写真である。It is a photograph of a Yamanaka type soil hardness meter. 山中式土壌硬度指数と一軸圧縮強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a Yamanaka type | formula soil hardness index | exponent and uniaxial compressive strength. 水酸基イオンの時間積分値と山中式硬度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the time integral value of a hydroxyl group ion, and a Yamanaka formula hardness. 振とう試験における溶液のpH経時変化を示す図である。It is a figure which shows pH change with time of the solution in a shaking test. 側面からpH計を挿入した円筒形の容器に、高炉水砕スラグを投入して海水を循環させ、海底の高炉水砕スラグ覆砂を模した試験装置図である。It is the test equipment figure which poured blast furnace granulated slag into the cylindrical container which inserted the pH meter from the side, circulated seawater, and imitated blast furnace granulated slag covering sand of the seabed. 水砕スラグ覆砂内のpH分布結果を示す図である。It is a figure which shows the pH distribution result in granulated slag covering sand. イオン溶出速度(α)と反応速度係数(λ)の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between ion elution rate ((alpha)) and reaction rate coefficient ((lambda)).

Claims (9)

覆砂材または裏込材として使用される鉄鋼スラグの決定方法であって、
覆砂材または裏込材の配置箇所を決定する段階(a)と、
使用される鉄鋼スラグを仮決定する段階(b)と、
仮決定された鉄鋼スラグからなる覆砂材または裏込材が前記配置箇所に配置された場合における固結状況を、前記配置箇所における鉄鋼スラグ間隙水中の水酸基イオン濃度またはカルシウムイオン濃度の少なくとも一方に基づいて予測する段階(c)と、
予測された固結状況が所望する状況であるか否かを判断する段階(d)と、
を含むことを特徴とする、鉄鋼スラグの決定方法。
A method for determining steel slag used as sand-capping material or backing material,
A step (a) of determining the location of the sand-capping material or the backing material;
A step (b) of tentatively determining the steel slag used;
The caking condition when the sand-covering material or backing material made of steel slag that has been provisionally determined is placed at the placement location is set to at least one of the hydroxyl ion concentration or the calcium ion concentration in the steel slag pore water at the placement location. Predicting based on (c);
Determining whether the predicted consolidated situation is a desired situation (d);
A method for determining steel slag, comprising:
予測された固結状況が所望する状況でないと判断された場合に、既に判断された鉄鋼スラグと異なる鉄鋼スラグについて、段階(b)、段階(c)、および段階(d)を、予測された固結状況が所望する状況であると判断されるまで繰り返すことを特徴とする、請求項1に記載の鉄鋼スラグの決定方法。   Steps (b), (c), and (d) were predicted for a steel slag that is different from the already determined steel slag when the predicted consolidated state is determined not to be the desired one. The method for determining steel slag according to claim 1, wherein the method is repeated until it is determined that the consolidation state is a desired state. 前記段階(c)は、下記式1に基づいて算出される水酸基イオン濃度の時間積分値、または下記式2に基づいて算出されるカルシウムイオン濃度の時間積分値の少なくとも一方に基づいて、固結状況を予測する段階であることを特徴とする、請求項1または2に記載の鉄鋼スラグの決定方法。
(式中、[OH]は前記配置箇所の間隙水における水酸基イオン濃度を表し、tは時間を表す)
(式中、[Ca2+]は前記配置箇所の間隙水におけるカルシウムイオン濃度を表し、tは時間を表す)
The step (c) is based on at least one of a time integral value of the hydroxyl ion concentration calculated based on the following formula 1 or a time integral value of the calcium ion concentration calculated based on the following formula 2. The method for determining steel slag according to claim 1, wherein the method is a step of predicting the situation.
(In the formula, [OH ] represents the hydroxyl group ion concentration in the pore water at the arrangement location, and t represents time)
(In the formula, [Ca 2+ ] represents the calcium ion concentration in the pore water at the arrangement location, and t represents time)
前記式1における水酸基イオンの濃度、および前記式2におけるカルシウムイオンの濃度は、下記式3で表される移流・拡散方程式に基づいて算出されることを特徴とする、請求項3に記載の鉄鋼スラグの決定方法。
(式中、Cは水酸基イオンまたはカルシウムイオンの濃度(mol/L)であり、tは時間(s)であり、Dは拡散係数であり、hは覆砂材または裏込材の上部表面からの深さ(cm)であり、λは水酸基イオンまたはカルシウムイオンのスラグからの溶出のしやすさを示す反応速度係数(1/s)であり、νは間隙水の速度(cm/s)である)
4. The steel according to claim 3, wherein the concentration of hydroxyl ions in Formula 1 and the concentration of calcium ions in Formula 2 are calculated based on an advection / diffusion equation expressed by Formula 3 below. How to determine slag.
(In the formula, C is the concentration of hydroxyl ion or calcium ion (mol / L), t is time (s), D is a diffusion coefficient, and h is from the upper surface of the sand-capping material or backing material. Is the reaction rate coefficient (1 / s) indicating the ease of elution of hydroxyl ions or calcium ions from the slag, and ν is the pore water velocity (cm / s). is there)
前記反応速度係数λは、基準溶液中における鉄鋼スラグからのイオン溶出性を示す、イオン溶出速度α(mol/L・s)を測定することによって算出されることを特徴とする、請求項4に記載の鉄鋼スラグの決定方法。   5. The reaction rate coefficient λ is calculated by measuring an ion elution rate α (mol / L · s) indicating ion elution from a steel slag in a reference solution. The method for determining steel slag as described. 覆砂材または裏込材として使用される鉄鋼スラグの固化状況予測方法であって、
覆砂材または裏込材の配置箇所、使用される鉄鋼スラグ、および前記配置箇所における鉄鋼スラグ間隙水中の水酸基イオン濃度またはカルシウムイオン濃度の少なくとも一方に基づいて、前記鉄鋼スラグからなる覆砂材または裏込材が前記配置箇所に配置された場合における固結状況を予測することを特徴とする、鉄鋼スラグの固化状況予測方法。
A method for predicting the solidification status of steel slag used as sand-capping material or backing material,
Based on at least one of hydroxyl ion concentration or calcium ion concentration in the location where the sand covering material or the backing material is disposed, the steel slag used, and the steel slag pore water in the location, or the sand covering material comprising the steel slag A method for predicting the solidification status of steel slag, wherein the consolidation status when a backing material is arranged at the arrangement location is predicted.
固結状況は、下記式1に基づいて算出される水酸基イオン濃度の時間積分値、または下記式2に基づいて算出されるカルシウムイオン濃度の時間積分値の少なくとも一方に基づいて予測されることを特徴とする、請求項6に記載の鉄鋼スラグの固化状況予測方法。
(式中、[OH]は前記配置箇所の間隙水における水酸基イオン濃度を表し、tは時間を表す)
(式中、[Ca2+]は前記配置箇所の間隙水におけるカルシウムイオン濃度を表し、tは時間を表す)
The consolidation state is predicted based on at least one of the time integral value of the hydroxyl ion concentration calculated based on the following equation 1 or the time integral value of calcium ion concentration calculated based on the following equation 2. The method for predicting solidification status of steel slag according to claim 6, wherein the method is characterized.
(In the formula, [OH ] represents the hydroxyl group ion concentration in the pore water at the arrangement location, and t represents time)
(In the formula, [Ca 2+ ] represents the calcium ion concentration in the pore water at the arrangement location, and t represents time)
前記式1における水酸基イオンの濃度、および前記式2におけるカルシウムイオンの濃度は、下記式3で表される移流・拡散方程式に基づいて算出されることを特徴とする、請求項7に記載の鉄鋼スラグの固化状況予測方法。
(式中、Cは水酸基イオンまたはカルシウムイオンの濃度(mol/L)であり、tは時間(s)であり、Dは拡散係数であり、hは覆砂材または裏込材の上部表面からの深さ(cm)であり、λは水酸基イオンまたはカルシウムイオンのスラグからの溶出のしやすさを示す反応速度係数(1/s)であり、νは間隙水の速度(cm/s)である)
8. The steel according to claim 7, wherein the concentration of hydroxyl ions in Formula 1 and the concentration of calcium ions in Formula 2 are calculated based on an advection / diffusion equation represented by Formula 3 below. A method for predicting slag solidification.
(In the formula, C is the concentration of hydroxyl ion or calcium ion (mol / L), t is time (s), D is a diffusion coefficient, and h is from the upper surface of the sand-capping material or backing material. Is the reaction rate coefficient (1 / s) indicating the ease of elution of hydroxyl ions or calcium ions from the slag, and ν is the pore water velocity (cm / s). is there)
前記反応速度係数λは、基準溶液中における鉄鋼スラグからのイオン溶出性を示す、イオン溶出速度α(mol/L・s)を測定することによって算出されることを特徴とする、請求項8に記載の鉄鋼スラグの固化状況予測方法。 The reaction rate coefficient λ is calculated by measuring an ion elution rate α (mol / L · s) indicating ion elution from a steel slag in a reference solution. The solidification state prediction method of the described steel slag.
JP2005137570A 2004-05-10 2005-05-10 Method for determining steel slag and method for predicting solidification of steel slag Active JP4776973B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005137570A JP4776973B2 (en) 2004-05-10 2005-05-10 Method for determining steel slag and method for predicting solidification of steel slag

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004139882 2004-05-10
JP2004139882 2004-05-10
JP2005137570A JP4776973B2 (en) 2004-05-10 2005-05-10 Method for determining steel slag and method for predicting solidification of steel slag

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005351888A true JP2005351888A (en) 2005-12-22
JP4776973B2 JP4776973B2 (en) 2011-09-21

Family

ID=35586480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005137570A Active JP4776973B2 (en) 2004-05-10 2005-05-10 Method for determining steel slag and method for predicting solidification of steel slag

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4776973B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009168802A (en) * 2007-12-20 2009-07-30 Nippon Steel Corp Method for evaluating solidification property of steel slag, and method for evaluating anti-consolidating agent of steel slag
JP2012077922A (en) * 2010-09-30 2012-04-19 Jfe Steel Corp Method for predicting oh- load of seawater by throwing in slag and method for preparing or selecting slag to be thrown in sea area
JP2014006183A (en) * 2012-06-26 2014-01-16 Penta Ocean Construction Co Ltd Quality control method for admixture of dredged soil and steelmaking slag
JP2016204921A (en) * 2015-04-20 2016-12-08 学校法人東北学院 Design method for installation range of suspension type improvement material, and ground injection method using the same

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6010036727, 野村高照, "高炉水砕スラグの硬化特性とその抑制策", 製鉄研究, 19800630, No.301, 13363−13372, JP, 新日本製鐵株式会社 *
JPN6010036728, 尾島啓介, "高炉水砕スラグを用いた地盤改良工法の試験施工結果と固結要因の検討", 沿岸センター研究論文集, 200208, No.2, 81−84, JP, 沿岸開発技術研究センター *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009168802A (en) * 2007-12-20 2009-07-30 Nippon Steel Corp Method for evaluating solidification property of steel slag, and method for evaluating anti-consolidating agent of steel slag
JP2012077922A (en) * 2010-09-30 2012-04-19 Jfe Steel Corp Method for predicting oh- load of seawater by throwing in slag and method for preparing or selecting slag to be thrown in sea area
JP2014006183A (en) * 2012-06-26 2014-01-16 Penta Ocean Construction Co Ltd Quality control method for admixture of dredged soil and steelmaking slag
JP2016204921A (en) * 2015-04-20 2016-12-08 学校法人東北学院 Design method for installation range of suspension type improvement material, and ground injection method using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP4776973B2 (en) 2011-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fall et al. Saturated hydraulic conductivity of cemented paste backfill
Marangu Physico-chemical properties of Kenyan made calcined Clay-Limestone cement (LC3)
Kasap et al. Physico-chemical and micro-structural behavior of cemented mine backfill: Effect of pH in dam tailings
Chian et al. Influence of sand impurities in cement-treated clays
Deschamps et al. Laboratory study of surface paste disposal for sulfidic tailings: Physical model testing
JP5728845B2 (en) Method for estimating strength of modified dredged soil and method for modifying dredged soil
JP4776973B2 (en) Method for determining steel slag and method for predicting solidification of steel slag
JP5790597B2 (en) Method for predicting strength of modified soil and method for producing modified soil using the same
JP6142760B2 (en) Strength prediction method for modified soil
JP5928056B2 (en) Method for suppressing generation of methane-containing gas from bottom sediment of water
Yang et al. Corrosion Characteristics of Cement-Stabilized Crushed Stone under Vibrational Effects
JP6269721B2 (en) How to improve dredged soil
Yang et al. The effects of long-term freezing–thawing on the strength properties and the chemical stability of compound solidified/stabilized lead-contaminated soil
JP2008175008A (en) Elution restraining method of phosphorus from sea area bottom sediment
JP6464904B2 (en) Method for predicting strength of modified soil and method for producing modified soil
JP5742477B2 (en) How to backfill the Ogikubo land
JP2005299337A (en) Consolidation accelerating method for blast-furnace slag back-filling material
Moon et al. Frost attack resistance and steel bar corrosion of antiwashout underwater concrete containing mineral admixtures
JP6409581B2 (en) Strength prediction method for modified soil
Aldhafeeri Reactivity of cemented paste backfill
Batilov Sulfate resistance of nanosilica contained Portland cement mortars
JP2003286711A (en) Method for improving environment of bottom of water
Farroukh et al. Investigation of the strength development in tunisian phosphogypsum-stabilized sensitive clayey soils: Assess of geotechnical properties and environmental impact
Smolar et al. Geotechnical and environmental characterization of boiler slag as fill material
Talefirouz et al. Use of Powdered Steel Slag in Cement-Bentonite Slurry Wall Construction

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070905

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100629

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100827

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110301

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110601

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20110606

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110621

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110629

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4776973

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140708

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140708

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140708

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350